磁化等离子体连续谱中的非平凡拓扑

通过拓扑相及不同材料间拓扑边缘态对物质进行分类，近来已成为备受关注的研究课题。尽管晶格一直是此类研究的主要载体，但连续流体这一物理领域相对而言尚待探索。在具有点谱的流体模型的典型情形下，先前已观察到非平凡拓扑及相关的边缘模。然而，另一种可能性是连续谱与点谱共存。本文证明，流体等离子体模型可在其连续谱中包含非平凡拓扑，并且在拓扑不同区域的界面处存在边界模。我们考虑理想磁流体动力学（MHD）模型。在存在磁剪切时，我们发现阿尔文连续谱中具有非平凡拓扑。对于强剪切，陈数为 $\pm 1$，取决于剪切的符号。若磁剪切在等离子体内部变号，则发生拓扑相变，体-边对应进而提示存在局域于零磁剪切层的模。我们通过数值计算证实了该模的存在。此外，这种反剪切阿尔文本征模（RSAE）在磁约束聚变中广为人知，因其已在多个托卡马克中被观测到。在考察 MHD 模型在小尺度上如何正则化时，我们还考虑了霍尔 MHD 的电子极限。我们证明，在行星电离层中起重要作用的哨声波段具有非平凡拓扑。更广泛地说，本工作提出了这样一种可能：可对聚变装置进行精细设计以产生其他具有潜在有用行为的拓扑态。